Biomechanical and mechanobiological model of the midpalatal suture formation process, by computational simulation

Abstract

A expansão maxilar é um procedimento ortodôntico usado para tratar a deficiência transversal maxilar. Este procedimento aumenta a medida transversal da maxila aproveitando a presença do tecido fibroso que une as duas porções horizontais do palato, conhecido como sutura palatina mediana. Para superar alguns efeitos adversos que são gerados com este tratamento, ou para fazer mudanças na técnica, é necessário entender o comportamento da sutura e dos tecidos adjacentes. Consequentemente, este trabalho procura avaliar os processos de formação da sutura palatina mediana e sua resposta à presença de cargas externas, como as geradas durante a expansão, tanto do ponto de vista experimental quanto computacional. Portanto, o projeto foi desenvolvido por meio de um modelo experimental, um modelo mecanobiológico computacional, um modelo biomecânico computacional em 2D e um modelo biomecânico computacional em 3D. Para o desenvolvimento do modelo experimental, se padronizou um procedimento in vivo para observar o efeito das cargas de tração sobre a atividade celular no interior da sutura e sobre as expressões de alguns fatores moleculares localizados na interface osso-sutura-osso. O procedimento pode ser usado como referência para futuras pesquisas sobre essa sutura. Com relação ao modelo mecanobiológico, o modelo matemático proposto consegue reproduzir os fenômenos de migração celular que ocorrem como conseqüência da aplicação de cargas de expansão e simula os processos de remodelação que acontecem nas margens ósseas, replicando os estados iniciais da morfologia da sutura palatina mediana em humanos e gerando padrões de interdigitação mais complexos em suturas expandidas. Em relação aos modelos biomecânicos, foi possível avaliar a influência de determinados parâmetros, como o grau de interdigitação e o tipo de ancoragem utilizado, no comportamento estrutural da cavidade bucal quando esta é submetida a um tratamento de expansão da maxila. Os resultados experimentais e os modelos biomecânicos derivados desta investigação podem ser utilizados por dentistas e clínicos para entender alguns eventos que ocorrem na cavidade bucal durante o período do tratamento. Por outro lado, o modelo mecanobiolológico poderia ser a primeira abordagem que procura reproduzir a interação molecular e celular na sutura palatina mediana, quando se aplica uma expansão da maxila, através de uma combinação de um modelo quimiotáxico básico e um modelo de reação-difusão.